К ВОПРОСАМ О ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКЕ И ОБРАБОТКЕ ЗАГОТОВОК НЕЖЕСТКИХ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

  • Евгений Степанович Киселёв Ульяновский государственный технический университет
  • Михаил Вадимович Назаров Ульяновский государственный технический университет
  • Николай Владимирович Мезин Ульяновский государственный технический университет
Ключевые слова: обработка нежестких заготовок, режимы резания, титановые сплавы ВТ6, ВТ22, α-Ti, β-Ti, технологические остаточные напряжения, ультразвуковые колебания, фазовый состав

Аннотация

Рассмотрены проблемы технологической подготовки обработки заготовок нежестких деталей (НД) машин. Предложена методика назначения режимов фрезерования с учетом условий жесткости, реализуемая через определение возможных сочетаний элементов режима резания. Определены факторы, оказывающие наибольшее влияние на упругие отжатия элементов заготовки в процессе обработки. Разработана и апробирована экспериментальная установка с тонкой стенкой высотой, равной 15 и более ее толщинам, позволяющая осуществлять обработку типовых заготовок с введением в зону резания энергии ультразвукового поля.

Проведены экспериментальные исследования по обработке титанового сплава ВТ6 с последующей оценкой уровня технологических остаточных напряжений (ТОН) поверхностного слоя (ПС) обработанной поверхности и изменений фазового состава (ФС). Осуществлена оценка влияния элементов режима резания на ТОН и ФС при введении энергии ультразвукового поля в зону формирования ПС поверхностей нежестких деталей. Приведены регрессионные зависимости для расчета составляющих силы резания, уровня ТОН в зависимости от элементов режима резания.

Установлено, что при разработке управляющих программ современных станков с ЧПУ имеется возможность осуществления автоматизированного назначения режима фрезерования элементов заготовок нежестких деталей машин с учетом условий их жесткости. Адекватность методики доказана при сравнении с результатами CAE-анализа.

Увеличение минутной подачи при фрезеровании заготовок из титанового сплава ВТ6 приводит к улучшению его эксплуатационных свойств (жаропрочности) за счет увеличения содержания β-титана, еще большему росту способствует введение в зону резания УЗК.

Биографии авторов

Евгений Степанович Киселёв, Ульяновский государственный технический университет

доктор технических наук, профессор

Михаил Вадимович Назаров, Ульяновский государственный технический университет

аспирант

Николай Владимирович Мезин, Ульяновский государственный технический университет

магистрант

Литература

Федосьев В.И. Сопротивление материалов. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1999. 513 с.

Киселев Е.С., Имандинов Ш.А., Назаров М.В. Особенности обеспечения качества нежестких алюминиевых заготовок при фрезеровании с наложением ультразвуковых колебаний // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2017. № 12. С. 14–17.

Киселев Е.С. Интенсификация процессов механической обработки использованием энергии ультразвукового поля. Ульяновск: УлГТУ, 2003. 186 с.

Bertsche E., Ehmann K., Malukhin K. An analytical model of rotary ultrasonic milling // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2012. Vol. 65. P. 12–17.

Zhang Y., Zhao B., Wang Y., Zhao B. The stability analysis of separated feed ultrasonic milling // Journal of Vibroengineering. 2017. Vol. 19. № 2. P. 1062–1073.

Ratchev S., Govender E., Nikov S., Phuah K., Tsiklos G. Force and deflection modelling in milling of low-rigidity complex parts // Journal of Materials Processing Technology. 2003. Vol. 143-144. № 1. P. 796–801.

Nazarov M.V., Kiselev E.S., Popovich A.V. Using of machine parts abstract elements in nc-programs developing for the CNC machines // MATEC Web of Conferences. 2018. Vol. 224. P. 1–4.

Вайнберг Д.В., Вайнберг Е.В. Расчёт пластин. Киев: Будiвельник, 1970. 360 с.

Грановский Г.И. Резание металлов. М.: Высшая Школа, 1985. 303 с.

Барановский Ю.В. Режимы резания металлов. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1972. 258 с.

Ezugwu E.O., Bonney J., Yamane Y. An overview of the machinability of aeroengine alloys // Journal of Materials Processing Technology. 2003. Vol. 134. № 2. P. 233–253.

Campa F.J., de Lacalle L.N.L. Urbikain G., Ruiz D. Definition of Cutting Conditions for Thin-to-Thin Milling of Aerospace Low Rigidity Parts // MSEC 2008: proceedings of the ASME International Manufacturing Science and Engineering Conference. 2008. Vol. 1. P. 359–368.

Цвиккер У. Титан и его сплавы. М.: Металлургия, 1979. 431 с.

Qi H.J., Tian Y.L., Zhang D.W. Machining forces prediction for peripheral milling of low-rigidity component with curved geometry // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2012. Vol. 64. № 9-12. P. 1599–1610.

Svinin V.M., Savilov A.V. Application of variable teeth pitch face mill as chatter suppression method for non-rigid technological system // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 327. № 4. P. 1–7.

Antonialli A.I.S., Diniz A.E., Pederiva R. Vibration analysis of cutting force in titanium alloy milling // International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2010. Vol. 50. № 1. P. 65–74.

Antonialli A.I.S., Diniz A.E. Tool life and cutting forces on semi-finish milling of titanium alloy // International Journal of Mechatronics and Manufacturing Systems. 2010. Vol. 3. № 5-6. P. 329–344.

Cox A., Herbert S., Villain-Chastre J., Turner S., Jackson M. The effect of machining and induced surface deformation on the fatigue performance of a high strength metastable β titanium alloy // International Journal of Fatigue. 2019. Vol. 124. P. 26–33.

Назаров М.В., Попович Е.С., Киселёв Е.С. Автоматизированный выбор технологии изготовления деталей летательных аппаратов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2017. № 8-1. С. 147–153.

Moaz H.Ali, Khidhir B.A., Mohamed B., Balasubramanian R., Oshkour A.A. Machining of Titanium Alloys: a review // Proceedings of The Institution of Mechanical Engineers Part B-Journal of Engineering Manufacture. 2011. Vol. 1. P. 97–103.

Опубликован
2019-03-30
Выпуск
Раздел
Технические науки